CN201373662Y - 竖炉的环管装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出了一种竖炉的环管装置(10)，具体地用于将热气供给到竖炉，例如鼓风炉，其中，该环管装置(10)包括沿着竖炉的外壳(14)布置的一个周向环管(12)，该环管(12)布置在距离外壳(14)一定距离处。该装置(10)还包括将环管(12)连接至竖炉的外壳(14)的多个第一臂(22)；以及将环管(12)连接至竖炉的外壳(14)的多个第二臂(24)。第一鼓风通道和第二鼓风通道(26、30)分别穿过第一臂和第二臂(22、24)而布置，以将环管(12)流体地连接至竖炉内部。

Description

竖炉的环管装置
技术领域
本实用新型总体上涉及一种环管(bustle pipe)装置，具体用于将加压热气输送至竖炉。
背景技术
在竖炉中，尤其是在鼓风炉中，加压热气(通常为加压热空气)被吹入炉中以辅助竖炉内矿石的还原反应。
按照惯例，周向环管布置在围绕竖炉外壳、且距离竖炉外壳一定距离的风口带中。气体从环管经由风口弯头排(tuyere stock row)供给，并在那里被吹入竖炉。风口弯头通常设置有补偿器，以便补偿环管与竖炉之间的相对移动。例如，可从WO 86/05520中获知这种传统的环管装置。
有人已经建议不仅在上炉膛高度处，而且还在熔融区上方的区域(也被称为“下炉身(lower shaft)”)中，将气体注入竖炉时。下炉身注入需要另一个环管装置，以便将气体供给至下炉身内的各个注入点。
已经考虑过如上所述的传统的环管装置。虽然这种解决方案作为已知的且经过测试的方案，其具有显而易见的优点，但同时也有许多缺点。实际上，这种装置的巨大重量使其难以被布置在下炉身高度处。同时，传统环管装置的笨重设计还限制了注入点的数量。
用于在下炉身高度处注入的环管装置的另一个竞争者是所谓的“Midrex”型气体注入，其包括内置于炉壁内的周向分配通道，如US 6,146,442中所阐明的。这允许增加注入点的数量。然而，这种解决方案难以适应于现有的竖炉，并引发了一些关于耐火材料磨损的额外风险，尤其是对于将分配通道与炉腔分隔开的壁中的耐火材料。另一个不能忽视的关注点是炉子的静态(statics)。实际上，炉子的结构由于“Midrex”型构造而被削弱。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种竖炉的环管装置，其中避免了上述缺点。根据本实用新型的装置实现了这一目的。
本实用新型提出了一种竖炉的环管装置，具体地用于将加压热气供给入竖炉内，其中，该环管装置包括沿着竖炉的外壳布置的一个周向环管，该环管布置于距离外壳一定距离处。该装置还包括：将环管连接至竖炉的外壳的多个第一臂；以及将环管连接至竖炉的外壳的多个第二臂。第一鼓风通道和第二鼓风通道分别穿过第一臂和第二臂而布置，以将环管流体地(fluidly)连接至竖炉内部。
穿过第一臂和第二臂布置的第一鼓风通道和第二鼓风通道允许在两个不同的水平高度处将气体(热气或还原气体)注入到竖炉中。相比于传统的环管装置，本环管装置的更为紧凑的设计还允许注入点数量的显著增加。注入点数量的增加允许将气体更均匀地注入到竖炉内。本环管装置的另一重要优点是其可以容易地结合于现有的竖炉，只需对竖炉进行最小程度地改造。
根据本实用新型的第一实施例，第一臂和第二臂被构造成支撑周向环管。由于构造为支撑臂的多个第一臂和第二臂，环管装置是自支撑的；实际上，环管装置直接支撑在竖炉壁上，而不需要框架结构来支撑该环管装置。而且，由于环管是直接连接于竖炉壁，也就不再需要补偿器。这降低了环管与竖炉之间发生泄漏的风险。
根据本实用新型的第二实施例，周向环管悬挂于一个框架。可以采用以任何方式可能已经存在的框架来悬挂环管。应当指出的是，环管的悬挂也可与上述支撑臂结合起来使用。
有利地，环管在其内壁上包括耐火衬里，并且第一鼓风通道和/或第二鼓风通道延伸穿过环管的耐火衬里，因此允许来自环管气体通道的气体流过支撑臂而进入竖炉中。
优选地，环管包括入口(access port)，这些入口位于与第一鼓风通道和/或第二鼓风通道相对的管壁部分上，并与相应的第一鼓风通道和/或第二鼓风通道线性对齐。这种入口容许对鼓风通道进行维修、清洁、堵塞和热气推进调节。在长期运行后，可能需要对鼓风通道进行清洁并且可通过入口使得这种清洁得以进行。
入口还允许对各个鼓风通道进行堵塞，因此使得通过本环管装置注入气体非常灵活。实际上，一个柱塞可以与一个入口相关联，以至少部分地堵住相应的鼓风通道。使用这种柱塞允许堵塞某些鼓风通道，因此增加了剩余鼓风通道中的流速。举例来说，可能希望在一个高度上将气体注入竖炉中。于是，堵塞所有其他高度的鼓风通道。柱塞也可以具有锥形头部(conical nose)，以允许调节通过相应鼓风通道的气流。
入口还提供到达注射喷嘴的途径，这些注射喷嘴可能可拆除地安装在鼓风通道中，优选地安装在鼓风通道的面向竖炉的端部中。这就允许替换磨损的注射喷嘴或以不同内径的注射喷嘴调换特定内径的注射喷嘴。作为喷嘴的替代物，也可以将插入件通过入口插入注射喷嘴。这种喷嘴插入件也会改变注射喷嘴的内径。改变注射喷嘴内径的可能性使得通过鼓风通道的热气流适于特定的操作条件，因此增加了竖炉的操作灵活性。
注射喷嘴和/或喷嘴插入件和/或柱塞都优选地由陶瓷材料制造，该陶瓷材料优选地为氧化物陶瓷(oxide ceramic)材料或渗硅碳化硅(silicon infiltrated silicon carbide)材料。选择这种材料可以经受由充满了灰尘的热气而导致的磨损。而且，发明人还发现使用这种材料，注射喷嘴和/或喷嘴插入件和/或柱塞不再需要冷却。
应当指出的是，上述注射喷嘴、喷嘴插入件或柱塞的使用不应局限于与上述的环管装置结合使用。
有利地，第二臂这样布置，即使其垂直投影位于两个相邻的第一臂之间的中间位置(half-way)，从而通过实现注入气体的更加均匀地重新分配来优化气体注入。
第一臂和/或第二臂可以由一管道段形成，该管道段内部衬有耐火材料，并且第一鼓风通道和第二鼓风通道贯穿其中。有利地，该管道段是直的管道段。这种直的管道段在环管与竖炉内部之间提供了直接连接，也就是，没有弯曲、接头或连接件。因此能够减少经过此管道段的压力损失。
根据本实用新型的一个实施例，第一臂可以是基本水平的，而第二臂可以是倾斜的，例如相对于水平方向成10°至60°之间的角度。
根据本实用新型的优选实施例，第二臂以这样的角度布置：选择该角度以使得与第二鼓风通道关联的入口和与第一鼓风通道关联的入口基本处于同一高度上。例如，第二臂可以相对于水平方向以约45°的角度来布置，并且第二臂与其关联的入口之间的假想线可以穿过环管的中心。将所有的入口(即那些与第一鼓风通道和第二鼓风通道相关联的入口)都布置在同一高度上，以允许更方便快捷地维修鼓风通道。实际上，可以使用单个平台以通向两个高度的注入点，以进行维修。此外，还应当指出的是，增大的角度为环管装置提供了改进的支撑。
根据本实用新型的另一优选实施例，第一支撑臂和第二支撑臂都相对于水平方向倾斜了0°至40°之间的角度，优选地在0°至30°之间。
环管可以具有基本为圆形或椭圆形的横截面。应当指出的是，也不应排除其他形状的横截面。
在横截面基本为椭圆形的情况下，优选地，将环管的尺寸确定成使其具有足够的高度间隙(height clearance)，以允许对环管的内部进行人为检查，例如由维修人员进行。
可以提供至少一种多个辅助臂，以将环管连接至竖炉的外壳，其中，穿过这些辅助臂布置有辅助鼓风通道，以将环管流体地连接至竖炉内部。这种辅助臂可用于在至少一个辅助水平高度上提供注入点。
附图说明
现将参照附图以实例的方式描述本实用新型的优选实施例，在附图中：
图1是穿过根据本实用新型的环管装置的示意性横截面图；
图2是根据本实用新型的环管装置的注入点的示意图；以及
图3是穿过根据本实用新型的另一实施例的环管装置的示意性横截面图。
具体实施方式
参照图1说明本实用新型，其中示出了围绕竖炉的外壳布置的一个环管装置。
该环管装置10包括围绕竖炉沿周向布置的一个环管12，在图1中示出了竖炉的外壳14的一部分。环管12在离外壳14一定距离的位置处布置并且由基本上为圆形横截面的管子16形成，该管子内部衬有耐火材料18，在该耐火材料中形成有气体通道20。
利用多个第一臂22和第二臂24，将环管12沿着竖炉的外壳14保持在适当位置上，根据本实用新型的第一实施例，这些第一臂和第二臂由被构造成支撑该环管12的支撑臂形成。因此，这些第一臂22和第二臂24都围绕竖炉的周向布置并且支撑环管12。优选地，这些臂22、24通过焊接连接至环管12和炉壁14。
应当指出的是，虽然未在图中示出，作为利用第一臂22和第二臂24将环管12支撑在竖炉的外壳14上的替代方式，环管12也可以悬挂于一个框架(未示出)。该第二实施例可以允许臂22和臂24强度小一些并且可以利用已经以任何方式存在的框架。两种实施例的结合自然也是可能的。
第一鼓风通道26布置为穿过第一臂22，以通过第一注入点28将环管12的气体通道20流体地连接至竖炉的内部。同样地，第二鼓风通道30布置为穿过第二臂24，以通过第二注入点32将环管12的气体通道20流体地连接至竖炉的内部。因此，根据本实用新型的环管装置10允许将气体从两个高度处注入竖炉。这增加了注入点的数量并允许注入气体的更均匀地重新分配。注入点的数量显然取决于竖炉的直径、注入点的直径以及相邻注入点之间的距离。例如，对于具有约为7米的炉膛直径的竖炉，注入点的数量可以高达100个。
第一臂22和第二臂24的每一个均包括一管道段34，该管道段内部衬有耐火材料18，第一鼓风通道26和第二鼓风通道30贯穿其中而形成。在图1所示的实施例中，第一臂22基本水平地布置而第二臂24布置为相对水平方向成10°至15°之间的角α。虽然图中并未示出，但α优选地约为45°。
环管装置10还包括与每个第一鼓风通道26关联的第一入口36，以及与每个第二鼓风通道30关联的第二入口38。第一入口36和第二入口38布置为与第一鼓风通道26和第二鼓风通道30线性对齐。这些入口允许对相应的鼓风通道26、30进行维修、清洁、堵塞和热气推进调节。堵塞个别鼓风通道26、30为通过本环管装置10进行的气体注入操作提供了相当大程度的灵活性。鼓风通道26、30的面向竖炉的端部可以设置有注射喷嘴(未示出)。通过入口36、38，这种注射喷嘴可以容易地被替换或调换。举例来说，这种注射喷嘴可以由具有不同出口直径的注射喷嘴替代，因此进一步有助于本环管装置10的灵活性。
应当进一步指出的是，如图2中示出的，第一臂22和第二臂24以这种方式布置，即第二注入点32定位于相邻的第一注入点28之间的中间位置处。注入点28、32的这种交错布置保证了注入至竖炉的气体的更均匀地重新分配。
图3示出了根据本实用新型的环管装置的又一实施例。类似于图1的实施例，环管装置10包括围绕竖炉沿周向布置的一个环管12。不过该环管12由基本上为椭圆形横截面的管子16′形成。将环管12的尺寸确定成使其具有足够的高度间隙，以便允许对环管12内部进行人为检查。第一支撑臂22可以布置为相对于水平方向成0°至40°之间的角β。同样地，支撑臂24也可布置为相对于水平方向成0°至40°之间的角γ。在图3中，支撑臂22与24两者都布置为具有约β＝γ＝10°至15°之间的角度。不过应当说明的是，β与γ不必非要相等。
图3还示出了布置在第一鼓风通道26中的注射喷嘴40。通过与相应的鼓风通道26、30相关联的入口36、38，能够拆卸或替换这些注射喷嘴40。
图3进一步示出了与第一鼓风通道26相关联的一个柱塞42。这种柱塞42可以用来堵塞第一鼓风通道26或是调节流经其中的热气流。
为了加强连接，可以进一步在管子16与外壳14之间设置加强翅片44，如图3所示。这种加强翅片44由焊接至管道段34、管子16和外壳14的厚金属板而形成。加强翅片44在垂直方向上且径向地远离管道段34延伸。
附图标记说明
10      环管装置        30    第二鼓风通道
12      环管            32    第二注入点
14      竖炉的外壳      34    管道段
16，16′管子            36    第一入口
18      耐火材料        38    第二入口
20      气体通道        40    注射喷嘴
22      第一臂          42    柱塞
24  第二臂            44  加强翅片
26  第一鼓风通道
28  第一注入点。

Claims (18)

1.竖炉的环管装置(10)，具体地用于将加压热气供给至所述竖炉内，更具体地用于将加压热气供给至鼓风炉内，其中，所述环管装置(10)包括：
沿着所述竖炉的外壳(14)布置的周向环管(12)，所述环管(12)布置在距离所述外壳(14)一定距离处；
其特征在于：
将所述环管(12)连接至所述竖炉的所述外壳(14)的多个第一臂(22)；布置为穿过所述第一臂(22)以将所述环管(12)流体地连接至所述竖炉内部的第一鼓风通道(26)；以及
将所述环管(12)连接至所述竖炉的所述外壳(14)的多个第二臂(24)；布置为穿过所述第二臂(24)以将所述环管(12)流体地连接至所述竖炉内部的第二鼓风通道(30)。
2.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述第一臂和第二臂(22、24)被构造成支撑所述周向环管(12)。
3.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述周向环管(12)悬挂于一个框架。
4.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述环管(12)在其内壁上包括耐火衬里(18)，并且其中，所述第一鼓风通道和/或第二鼓风通道(26、30)延伸穿过所述环管(12)的所述耐火衬里(18)。
5.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述环管(12)包括入口(36、38)，所述入口位于与所述第一鼓风通道和/或第二鼓风通道(26、30)相对的管壁部分中、并且与相应的第一鼓风通道和/或第二鼓风通道(26、30)线性对齐。
6.根据权利要求5所述的环管装置(10)，其特征在于，与入口(36、38)相关联的柱塞(42)，以用于至少部分地堵塞相应的鼓风通道(26、30)。
7.根据权利要求6所述的环管装置(10)，其特征在于，所述柱塞(42)具有锥形头部，以允许对流经相应的鼓风通道(26、30)的气流进行调节。
8.根据权利要求7所述的环管装置(10)，其特征在于，所述柱塞(42)包括氧化物陶瓷材料或渗硅碳化硅材料。
9.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，可拆卸地布置在第一鼓风通道或第二鼓风通道(26、30)中的注射喷嘴(40)和/或注射喷嘴插入件。
10.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述第二臂(24)被布置成使其垂直投影位于两个相邻的第一臂(22)之间的中间位置处。
11.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述第一臂和/或第二臂(22、24)由管道段(34)形成，所述管道段内部衬有耐火材料(18)并且所述第一鼓风通道和第二鼓风通道(26、30)穿过其中。
12.根据权利要求11所述的环管装置(10)，其特征在于，所述管道段(34)是直的管道段。
13.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述第一臂(22)是水平的，并且其中，所述第二臂(24)是倾斜的。
14.根据权利要求13所述的环管装置(10)，其特征在于，所述第二臂(24)相对于水平方向成10°至60°之间的角度。
15.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述第二臂(24)以一定角度布置，将该角度选择成使得与所述第二鼓风通道(30)关联的入口(38)和与所述第一鼓风通道(26)关联的入口(36)处于同一高度上。
16.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述第一臂和第二臂(22、24)都相对于水平方向倾斜0°至40°之间的角度。
17.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，提供至少一种多个辅助臂，以将所述环管(12)连接至所述竖炉的所述外壳(14)，其中，辅助鼓风通道布置成穿过所述辅助臂，以将所述环管(12)流体地连接至所述竖炉的内部。
18.根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述环管(12)具有圆形或椭圆形的横截面。
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